🇯🇵 🇺🇸 Горизонты технологий. Вероятностные вычисления. Спинтроника. Япония. США

Ученые из Японии и США разработали кремниевый спинтронный p-бит

Устройство было придумано, создано и изучено совместной японо-американской командой (Университета Тохоку и Национального института стандартов и технология США, NIST). Важно, что спинтронный вероятностный бит (p-бит) был изготовлен с использованием традиционных полупроводниковых производственных процессов. Это обещает возможность создания крупномасштабных спинтронных p-компьютеров для ИИ и ML.
 
🎓 Вероятностные вычисления (англ. probabilistic computing) - подход к обработке информации, при котором алгоритмы и системы используют вероятностные модели и случайные процессы для решения задач. В отличие от классических детерминированных вычислений (где один и тот же вход всегда даёт один и тот же выход), вероятностные методы допускают элемент случайности и оперируют с распределениями вероятностей, а не с точными значениями. Вероятностные вычисления полезны в ситуациях, когда точное решение найти слишком дорого (по времени или ресурсам), когда данные неполны, зашумлены или неопределенных, задача стохастична (случайна) по своей природе.
 
Это очередная попытка уйти от компьютеров, работающих на основе двоичной системы. Мы уже не первый год наблюдаем повышенный интерес к кубитам и квантовым компьютерам, к троичной системе вычислений (как здесь не вспомнить нашего соотечественника Александра Тимошенко, развивающего идеи Леонардо Пизанского (Фибоначчи), Яна Лукасевича, Томаса Фоулера, Сергея Соболева и Николая Брусенцова) и p-битам.
 
Для реализации вероятностных вычислений спинтроника, использующая магнитные свойства электронов, выглядит перспективно, поскольку наноразмерные магнитные устройства могут естественным образом генерировать вероятностное поведение за счет магнитных флуктуаций.
 
Для изготовления p-бита, команда задействовала КМОП-техпроцесс 130 нм миннесотской компании SkyWater Technology для изготовления транзисторов и нижних слоев межсоединений. А поверх этой конструкции японская команда интегрировала суперпарамагнитные наноустройства и верхние электроды.
 
Созданный таким образом чип успешно продемонстрировал две ключевые характеристики, которыми должен обладать p-бит.
 
Во-первых, устройство демонстрировало стохастические флуктуации выходного напряжения во времени, подтвердив, что устройство может естественным образом переключаться между различными состояниями.
 
Во-вторых, средний выходной сигнал можно контролировать с помощью приложенного входного напряжения, что позволяет настраивать вероятностное поведение.
 
Разработка приблизила нас к возможности создания практически полезных спинтронных компьютеров.

Занимаются ли в России этой темой?

Подробнее: 10.1109/LED.2026.3696800

(Источник: Tohoku University, иллюстрация: Shunsuke Fukami, William A. Borders et al.)

✓ подписаться на канал,
✓ наши новости можно читать также на MForum и в ВК